MSME光开关研究报告

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1、三峡大学选修课考查试卷课程：光纤通信学院：计算机与信息学院专业:通信工程姓名：田旺学号:201113621MEMS光开关的研究一、MEMS概念MENS即Micro-Electro-MechanicalSystem,它是以微电子、微机械及材料科学为基础，研究、设计、制造、具有特定功能的微型装置，包括微结构器件、微传感器、微执行器和微系统等。一般认为，微电了机械系统通常指的是特征尺度大于1Um小于lnm,结合了电子和机械部件并用IC集成工艺加工的装置。微机电系统是多种学科交义融仑具有战略意义的前沿高技术，是未来的主导产业

2、么一。MEMS技术口八十年代末开始受到世界各国的广泛重视，主耍技术途径有三种，—•是以美国为代表的以集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术；二是以德国为代农发展起來的利川X射线深度光刻、微电铸、微铸塑的LIGA(Lithographgalvanfomungundabfonnug)技术，MEMS技术特点是：小尺寸(miniaturization)、多样化(multiplicity)、微电了(microelectronics),还有其他特点<>(1)微型化：MEMS体积小(芯片的特征尺寸为纳米/微米级)、质量轻、功耗低、

3、惯性小、谐振频率高、响应时间短。例如，一个压力成像器的微系统，含有1024个微型压力传感器，整个膜片尺寸仅为10mmX10mm,每个压力芯片尺寸为50umX50um。(2)多样化：MEMS包含有数字接口、自检、自调整和总线兼容等功能，具备在网络中应用的基本条件，具冇标准的输出,便丁•与系统集成在一起，而能按照需求，灵活地设计制造更多化的MEMS。(3)微电子化：采用MEMS工艺，可以把不同功能、不同敬感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感阵列、微执行器阵列哄至把多种功能的器件集成在--起，形成复

4、杂的微系统。微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性很高的微电子机械系统。(4)MEMS技术适介批量生产：用硅微加工工艺在同一硅片上同时可制造出成百上千微型机电装置或完整的MENS,批量生产可大大降低生产成本。二、MEMS光开关研究背景MEMS技术被脊为21世纪带有革命性的高新技术，它的诞生和发展是“需求牵引”和“技术推动”的综合结果。（一）需求牵引是MEME发展的源泉随着人类社会全而向信息化迈进，信息系统的微型化、多功能化和智能化是人们不断追求的目标，也是电子整机部门的迫切需求。信息系统的微型化不

5、仅使系统体积人大减小、功能人大提高，同时也使性能、可靠性大幅度上升，功耗和价榕却大幅度降低。目前，信息系统的微型化不驻是电子系统的微型化，如果相关的非电子系统小不下來，整个系统将难以达到微型化的H标。电子系统可以釆用微电子技术达到系统微型化的H标，而对于非电子系统來说，尽管人们已做了很大努力，其微型化程度远远落后于电子系统，这已成为整个系统微型化发展的瓶颈。（二）技术推动是MEMS实现的保证MEMS技术设计微电子、微机械、微光学、新型材料、信息与控制，以及物理、化学、生物等多种学科，并集约了当今科学技术的许多高新技术

6、成果。在一个衬底上将传感器、信号处理电路、执行器集成起來，构成微电了机械系统，是人们很早以来的愿望。这个技术在1987年被正式提出，并在近10年来取得了迅速发展。推动力可归纳为以下2点：（1）以集成电路为中心的微电子学的飞跃进步提供了基础技术。在过去的40年中，集成电路的发展遵循摩尔定律，即按每3年特征尺寸减小0.7倍、集成度每3年翻-•番的规律发展。据分析，1C特征尺寸的指数减小规律还将继续10~20年。目前，IC工艺己进入超深亚微米阶段，并可望到2012年达到0.05um,将研制生产巨大规模集成电路（GSI集成度

7、大于109）和单片系统集成（SOC）。IC的发展将为研制生产MEMS提供坚实的技术基础。（2）MEMS的发展始于20世纪60年代，是微电子和微机械的巧妙结合。MEMS的基础技术主要包括硅各向异性刻蚀技术、硅/硅键合技术、表而微机械技术、LIGA技术等，已成为研制牛产MEMS必不可少的核心技术。尤其是20出纪90年代开发的UGA技术，成功地解决了大深宽比光刻的难题，为研制开发三维微机械的加速度传感器、微型陀螺以及各类微执行器、微型构件如微马达、微泵、微推进器、微振子、微电极、微流量计等奠定了工艺技术基础。三、最近国外M

8、EMS光开关发展的概况美国朗讯公司开发的基于MEMS光开关的路由器已经试用，预示着1EIS发展又一高潮的來临。忖前部分器件己经实现了产业化，如微型加速度计、微型压力传感器、数字微镜器件（DID）、喷墨打印机的微喷嘴、生物芯片等，并H应用领域十分广泛。（-）政府：1992年“美国国家关键技术计划”把'‘微米级和纳米级制造”列为“在经济繁荣和